基于解釋結構模型的森林工程專業教學計劃的研究

薛 偉，辛 穎，王 悅

(東北林業大學工程技術學院，黑龍江哈爾濱 150040)

教學計劃是高等學校實現人才培養目標和基本要求的總體規劃和實施方案，是高等學校教學改革的總體反映，是高等學校安排教學任務、組織和管理教學過程的重要依據。合理的教學計劃是高等學校教學工作正常運行的前提和根本保證。隨著高等教育事業的發展和社會對人才培養需求的變化，教學計劃在不斷更新和完善，各專業的課程設置也在不斷調整變化，課程設置作為教學計劃的中心內容，制約著教學進程、修業學期和學時分配等教學計劃的其它方面，需要對其進行合理的統籌安排。

森林工程是以森林資源建設與保護、開發與利用為目的的一門綜合應用性專業，為合理經營和有效利用森林資源、保護森林生態環境、推動區域經濟發展提供重要的理論依據［1－2］，也是培養森工企業管理與技術人才的搖籃。高校森林工程專業是由20世紀50年代的森林工業專業和80年代的森林采運專業發展起來的［3］，隨著社會的發展變化對森林工程人才提出更高的要求，為了使高等學校的人才培養和專業設置更好地同社會需要相適應，本文運用解釋結構模型的思想與方法合理安排課程先后順序，科學合理地制定森林工程專業教學計劃。

1 森林工程專業課程結構設置

1.1 解釋結構模型原理

解釋結構模型［4］(interpretative structural modeling，ISM)是一種系統結構模型，是美國J.華費爾忒教授于1973年提出的，為分析復雜的社會經濟系統問題而開發的一種分析方法，它將復雜的系統分解為若干子系統 (元素)，結合矩陣計算方法、有向圖模型及人們的實踐經驗知識，借助計算機的幫助，最終將系統轉換成一個多級遞階的結構模型，使眾多元素之間錯綜復雜關系層次化、條理化。

1.2 應用ISM設置森林工程專業課程結構

1.2.1 確定課程名稱及課程間先行關系

調研國內外開設森林工程專業較早且極富特色高校，確定開設課程名稱及課程間先行關系調查表。以黑龍江省開設森林工程專業的高校相關教師為調查對象，根據東北林業大學森林工程專業學科特點、培養目標、培養要求、師資力量、教學條件等因素咨詢相關專家，共發放66份問卷，回收有效問卷58份，統計出48門課程 (不含校內公共選修課)之間先行關系，見表1(課程序號表示課程對應的先行課)。

表1 課程間先行關系統計分析Tab.1 Statistical analysis of first relationship between courses

1.2.2 建立鄰接矩陣A和可達矩陣R

表1中1，2，3，4，5要素與后面的課程沒有關聯，所以在這里暫不考慮。根據表1中課程之間的先行關系確定鄰接矩陣A，即表示系統要素間基本二元關系或直接聯系情況的方陣，若A=(aij)n×n，Si，Sj為系統中兩個要素，矩陣中的元素aij=1時，表示Si對Sj有直接影響 (矩陣從略)。

可達矩陣R反映各課程之間的所有先導關系，包括直接先導關系和間接先導關系，計算公式R=(A+I)r=(A+I)r－1≠ (A+I)r－2≠L≠ (A+I)2≠ (A+I)，Opr≤n－1，運用布爾矩陣運算法求得可達矩陣R(矩陣從略)。

1.2.3 區域劃分

區域劃分是在可達矩陣基礎上確定各課程之間是否可達，并判斷系統中哪些課程是連通的，即有關系，把系統分為有關系的幾個部分或子部分。計算根據可達矩陣R得到各個因素的可達集R(Si)與前因集A(Si)的交集，求得共同集合T，T={6，7，9，16}，即為底層要素集合。

判斷它們的可達集合是否有共同單元，即R(Si)∩R(Sj)≠φ，則表示它們均屬于一個連通區域，否則，它們屬于不同連通區域。

R(6)∩R(7)∩R(9)∩R(16)={43}≠φ。所以該系統屬于一個連通區域。

1.2.4 級間劃分

級間劃分是將系統中的所有課程，以可達矩陣作為標準，劃分成不同級 (層)次。對連通區域進行級間劃分得最高要素L1={13，24，27，30，31，32，33，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48}。在可達矩陣R中去掉 L1中要素，進行第2級劃分。

同理得:L2={18，22，28，34，35，36}，L3={6，15，21，23，25，26，29}，L4={8，11，14，19}，L5={7，20}，L6={16，17}，L7={12}，L8={10}，L9={9}。

因為T={6，7，9，16}(即最底層要素的集合)，因此經過9級劃分后，去掉上述9級中的這些要素，將系統重新劃分為:L1′={13，24，27，30，31，32，33，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48};L2′={18，22，28，34，35，36};L3′={15，21，23，25，26，29};L4′={8，11，14，19};L5′={20};L6′={17};L7′={12};L8′={10};L8'={6，7，9，16}。得到按級間順序排列的可達矩陣R'。

1.2.5 建立結構模型圖

根據可達矩陣R'依次處理每一級間課程的前導和后續關系，建立解釋結構模型圖，如圖1所示。

圖1 課程設置解釋結構模型圖Fig.1 Interpretive structural modeling of the curriculum

2 森林工程專業新教學計劃制定

2.1 調查問卷分析

采用調查問卷的形式對森林工程專業學生和教師進行抽樣調查，分析東北林業大學森林工程專業課程設置現狀。據調查，學生普遍認為一些課程內容較多，學時偏少，實際操作受限制，例如《運籌技術》、《起重機金屬結構設計》、《人因工程學》等應適當增加學時;在課程難易程度上，有些課程難度較大被安排學期較前，當時學生的學習能力還未達到與之對應的水平，所以應該將其安排在后續學期，例如《計算機輔助設計》、《機器人技術基礎》等課程。

2.2 新教學計劃制定

在課程結構的整體優化中，堅持基礎化、綜合化、素質化、能力化和個性化的人才培養模式的，以“厚基礎，寬口徑”為原則整合課程門類，突出森林工程專業特色;堅持共性與個性的有機結合，充分考慮學生的基礎、興趣、特長、能力等方面的差異，充分發揮學生的個性、潛力和特長;開闊學生的知識視野，了解國內外學科前沿狀態，注重基礎的深度和廣度，加強運用，注重實踐。結合課程設置結構模型圖，進行如下分析。

2.2.1 按課程類型設置

(1)基礎性課程。對于理工科學生，高等工程數學課程的學習對其它課程的學習有著不可取代的作用，應該從第1～4學期不間斷學習。政治理論等課程應該貫穿于第1～6學期，有利于提高學生的政治思想和道德修養。

(2)原理性課程?！度艘蚬こ虒W》在新教學計劃中應提前安排到第6學期。

(3)實驗和實踐性課程。第1～2學期開設計算機類課程，為后續課程的學習奠定基礎。第2～3學期安排物理實驗、金工實習和測量實習，提高和鍛煉學生的實際操作能力。第4～5學期安排駕駛實習、機械設計課程設計和起重機機械課程設計，提高學生的實踐技能，學會把理論應用到實際中。第6學期安排生產實習，使學生了解所學專業的生產實踐，了解自己所學知識和能力的不足，在今后的學習工作中不斷提高完善。

2.2.2 按課程學期安排

第1、2、3學期安排的課程主要是通識教育課和學科基礎課，為后續課程的學習做準備，據調查，學生認為《工程力學》實驗學時較少，新計劃將適當增加實驗學時。第4學期開始以專業基礎課為主，理論技術課程相對集中，據調查，學生認為《專業英語》課程應提前，這樣可以較早的掌握專業中的英語專業名詞用法，為后續課程的學習奠定基礎。第5、6、7學期主要以專業選修課為主，學生根據自己的興趣、發展方向自主選擇專業課程，同時，設有課程設計和生產實習環節，理論與實際相結合，使學生對專業知識有更深的了解與掌握，學生也可以通過開討論會或學術研討會的形式解決學習期間遇到的問題，互相討論研究學習。第8學期主要是畢業設計 (論文)和畢業實習，同時適當開展專業講座，拓展學生知識領域，了解當前專業發展趨勢。

2.2.3 計劃總學時及其分配

原計劃中理論、實驗課程學時比例分別為:92.5%、7.5%。而新教學計劃除理論和實驗課程外，增加了討論課程，理論、實驗、討論課程學時比例分別為:85.3%、11.5%、3.2%。新教學計劃中，通識教育課程約占23.59%，學科基礎課程占40.85%，專業課程占9.51%，選修課程占26.05%。

3 結束語

森林工程作為一門綜合應用性專業，具有根據社會發展需求不斷調整自己發展方向的能力。結合解釋結構模型及定性分析制定的東北林業大學森林工程專業教學計劃，通過對課程設置、學時分配及學期安排等教學內容和方法的改進，不僅提高了教學效率、加快教學進程，同時也使課程設置更加科學合理，專業課程屬性更加明確，有利于學生對課程體系邏輯性和系統性的認識，便于學生對不同類型課程的整體把握，促進學生對新知識、新技術的理解與掌握，滿足社會對專業人才培養的需求。新教學計劃在人才培養模式上，實現了由“知識型”或“知識能力型”到“知識、能力、素質型”的轉變，對我國森林工程專業人才培養有示范意義，可作為森林工程專業本科教學的參考模板，在全國推廣利用。

】

［1］薛 偉，辛 穎，楊鐵濱，等.基于現代林業發展的森林工程專業人才培養方案的制定原則［J］.中國林業教育，2010，28(3):20－22.

［2］辛 穎，薛 偉，王立海，等.森林工程涉外森林開發復合應用型人才培養創新實驗區探討［J］.中國林業教育，2009，27(3):9－12.

［3］薛 偉，辛 穎，楊鐵濱，等.基于現代林業發展的森林工程創新復合人才培養體系建立［J］.森林工程，2010，26(6):89－91.

［4］Warfield J N.Social Systems:Planning，Policy and Complexity［M］.New York:John Wiley ＆ Sons，1976.